一种预防催化气化气化炉结渣的方法技术

一种预防催化气化气化炉结渣的方法是以高负载催化剂的易结渣煤为原料，掺入自身的水洗渣混合而成样品，样品中高负载催化剂的易结渣煤含量为80-95wt%，水洗渣含量为5-20wt%，制备好的样品在流化床内进行气化。本发明专利技术具有简单实用，可以根据需要调节加入水洗渣的量来提高煤灰熔点及烧结温度，满足高负载催化剂的煤在催化气化工艺中的应用优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
在全球经济迅速发展的今天，石油供需矛盾日益突出，我国石油进口依存度越来 越高，已严重威胁到我国能源安全和经济建设。寻求新的替代能源势在必行，煤化工越来越 显示出优势。煤炭气化已经有二百多年的历史。煤炭气化是煤炭转化技术的一个重要部分， 是洁净、高效利用煤炭的重要技术之一。通过催化剂催化作用，可降低反应温度、提高反应 速度、改善煤气组成、提高热值，引起了人们的广泛关注。根据洁净煤技术的发展方向和世 界低碳经济的发展趋势，利用我国资源优势相对较大的煤炭，尤其是褐煤等劣质煤炭通过 催化气化生产代用天然气，不仅能促进煤炭的高效、清洁利用，而且以较低的经济代价，有 效缓解天然气的供需矛盾，是适合我国国情、化解能源危机并保证能源安全的有效途径。 煤的催化气化是一种降低反应温度、提高反应速率、改善煤气成分的先进气化方 法，煤催化气化引入了可以同时催化C-H2O气化反应、水煤气变换反应和C0/H2甲烷化反应 的催化剂，在较低温度￠50-7501:)、较高压力（3. 0-4.OMPa)条件下在加压流化床气化炉 内生成富含甲烷的合成气。在催化气化过程中，需要加入一定量的碱（碱土）盐作为催化 齐?，这些助熔的碱（碱土）盐催化剂会使煤灰的熔融温度降低，在高温下会加剧煤灰颗粒相 互团聚结渣，严重时排渣困难、甚至失流化等，致使反应器难于连续稳定运行。
技术实现思路
本专利技术克服了上述技术不足之处，其目的在于提供一种防止催化气化气化炉结渣 的方法，该方法简单实用，可以根据需要调节加入水洗渣的量来提高煤灰熔点及烧结温度， 满足高负载催化剂的煤在催化气化工艺中的应用。 本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的。 -种预防催化气化气化炉结渣的方法，它以高负载催化剂的易结渣煤为原料，掺 入自身的水洗渣混合而成样品，样品中高负载催化剂的易结渣煤含量为80_95wt%，水洗渣 含量为5-20wt% (质量百分比），制备好的样品在流化床内进行气化。 如上所述的高负载催化剂的易结渣煤中催化剂负载量为8-20wt%，其烧结温度在 700°C以下。 如上所述的易结渣煤为煤灰熔点温度小于1200°C的煤样，如王家塔煤，鄂尔多斯 煤等。 如上所述的催化剂为碱金属化合物，如K2C03、KOH、Na2C03、Li2CO3等。 如上所述的气化条件为流化床进行气化公知的条件，反应温度650°C_750°C、反 应压力3-4MPa，停留时间为l-3h，水蒸气气氛。 负载催化剂煤的灰渣中也含有大量的Si、Al等耐熔物质，同时也富含K、Ca、Fe等 助熔物质，若灰渣经水洗处理后，可以使煤灰中的大部分K、Ca等助熔物质去除，从而使SiO2 和Al2O3发生富集。把水洗后的灰渣添加到原煤中，使原煤灰的化学成分和矿物组成发生改 变，从而使高负载催化剂煤的烧结温度超过炉内的操作温度，预防了结渣。 本专利技术有如下优点： (1)自身煤种解决自身的结渣问题，不需要添加外来的其它物质。（1)灰渣的重复 利用。（3)添加的水洗灰渣对高负载催化剂煤的碳转化率，催化剂回收率不会造成很大影 响。（4)本专利技术能广泛适用于煤、生物质（包括垃圾等）等的单独气化或燃烧及煤和生物质 的共气化以及催化气化。 【附图说明】 图1是王家塔煤样负载20%K2CO3催化剂气化渣。图2是王家塔煤样负载20% K2CO3催化剂添加10%的水洗渣后的气化渣。图3是鄂尔多斯煤样负载10%K2CO3催化剂 气化渣。图4是鄂尔多斯煤样负载10%K2CO3催化剂添加8%的水洗渣后的气化渣。图5 是王家塔煤负载10%K2CO3烧结温度的确定图。 【具体实施方式】： 煤灰的烧结是指相邻的粉状颗粒在过量的表面自由能的作用下的粘结，固态粉末 集合物加热后，在低于其熔点或共熔点的高温下，气孔排除，体积收缩，成为致密的具有一 定强度的多晶体的过程。烧结是一个自发且不可逆的过程，系统表面能降低是推动烧结进 行的基本动力。粉体颗粒比表面积越大，其具有的表面能也就越高，根据最小能量原理，它 将自发地向最低能量状态变化，同时系统的表面能减少。随着煤灰烧结的进行，煤灰颗粒之 间的封闭孔变小，开放孔变大，逐渐形成了新的通道。当煤灰烧结发生时，灰柱会收缩，在灰 柱和管道之间以及灰柱内部会形成新的气体通道，从而导致压差减少，所以发生烧结时，压 差随温度的变化曲线上有个转折点，此点对应的温度即为煤灰的烧结温度。煤灰利用压降 法烧结温度的确定如图5所示。图5为王家塔煤负载10%K2CO3烧结温度的确定图，从图 中可以看出，当温度超过650°C时，压差迅速下降，说明这时煤灰开始发生烧结，从而判定该 煤灰的烧结温度为650°C。 本专利技术结合实施例详细说明如下： 实施例1 (1)在灰熔点为1177°C的王家塔煤样中，以煤样与K2CO3催化剂溶液按体积比为 1:1进行浸渍负载，使负载催化剂王家塔煤样中K2CO3催化剂负载量为20wt%。 (2)负载催化剂后王家塔煤样中，通过机械混合的方式掺入水洗渣10wt%。 (3)将步骤（1)制备好样品在流化床内，反应温度650°C、反应压力3MPa，停留时间 为lh，水蒸气气氛下进行气化，出现明显的结块现象，烧结温度为580°C，气化后的气体组 成见表1。 (4)将步骤⑵制备好样品在流化床内，反应温度650°C、反应压力3MPa，停留时间 为lh，水蒸气气氛下进行气化，结渣现象得到明显改善，烧结温度为670°C，高于流化床内 的操作温度。气化后的气体组成见表1。 实施例2 (1)在灰熔点为1177°C的王家塔煤样中，以煤样与K2CO3催化剂溶液按体积比为 1:1进行浸渍负载，使负载催化剂王家塔煤样中K2CO3催化剂负载量为15wt%。 (2)负载催化剂后王家塔煤样中，通过机械混合的方式掺入水洗渣Swt%。 (3)将步骤⑴制备好样品在流化床内，反应温度700°C、反应压力3. 5MPa，停留时 间为2h，水蒸气气氛下进行气化，出现严重结渣现象，烧结温度为610°C，气化后的气体组 成见表1。 (4)将步骤⑵制备好样品在流化床内，反应温度700°C、反应压力3. 5MPa，停留时 间为2h，水蒸气气氛下进行气化，灰渣未出现结块现象，烧结温度为765°C，高于流化床内 的操作温度。气化后的气体组成见表1。 实施例3 (1)在灰熔点为1177°C的王家塔煤样中，以煤样与Na2CO3催化剂溶液按体积比为 1:1进行浸渍负载，使负载催化剂王家塔煤样中Na2CO3催化剂负载量为8wt%。 (2)负载催化剂后王家塔煤样中，通过机械混合的方式掺入水洗渣5wt%。 (3)将步骤（1)制备好样品在流化床内，反应温度750°C、反应压力4MPa，停留时间 为3h，水蒸气气氛下进行气化，出现严重结渣现象，烧结温度为685°C，气化后的气体组成 见表1。 (4)将步骤⑵制备好样品在流化床内，反应温度750°C、反应压力4MPa，停留时间 为2h，水蒸气气氛下进行气化，结渣现象得到明显改善，烧结温度大于800°C，高于流化床 内的操作温度。气化后的气体组成见表1。 实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预防催化气化气化炉结渣的方法，其特征在于包括如下步骤：以高负载催化剂的易结渣煤为原料，掺入自身的水洗渣混合而成样品，样品中高负载催化剂的易结渣煤含量为80‑95wt%，水洗渣含量为5‑20wt%,制备好的样品在流化床内进行气化。

【技术特征摘要】
1. 一种预防催化气化气化炉结渣的方法，其特征在于包括如下步骤： 以高负载催化剂的易结渣煤为原料，掺入自身的水洗渣混合而成样品，样品中高负载 催化剂的易结渣煤含量为80-95wt%，水洗渣含量为5-20wt%，制备好的样品在流化床内进 行气化。2. 如权利要求1所述的一种预防催化气化气化炉结渣的方法，其特征在于所述的高负 载催化剂的易结渣煤中催化剂负载量为8-20wt%，其烧结温度在700°C以下。3. 如权利要求2所述的一种预防催化气化气化炉结渣的方法，其特征在于所述的易结 渣煤为煤灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕继诚，芦涛，李克忠，张荣，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14